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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Spatial and temporal variability of soil attributes and their relationship with crop yield, topographic parameters and apparent electrical conductivity (ECa) in sugarcane fields   : Variabilidade espacial e temporal dos atributos do solo e sua relação com a produtividade agrícola, parâmetros topográficos e condutividade elétrica aparente (CEa) em lavouras de cana-de-açúcar  
Title Alternative: Variabilidade espacial e temporal dos atributos do solo e sua relação com a produtividade agrícola, parâmetros topográficos e condutividade elétrica aparente (CEa) em lavouras de cana-de-açúcar  
Author: Sanches, Guilherme Martineli, 1989-
Advisor: Magalhães, Paulo Sergio Graziano, 1957-
Abstract: Resumo: A produção de etanol no Brasil deverá ser de 54 bilhões de litros em 2030 para atender ao acordo firmado na COP21, o que representa o dobro da produção de etanol verificada em 2016. Do ponto de vista agronômico há duas alternativas: ou aumenta-se a área plantada com a cultura ou aumenta-se a produtividade por área. Ambientalmente não há dúvidas que o aumento da produtividade é a melhor alternativa, sendo que a agricultura de precisão (AP) será fundamental para contribuir com a sustentabilidade da produção. Atualmente a AP nas lavouras de cana-de-açúcar no Brasil está longe do potencial que as tecnologias disponíveis podem proporcionar para o manejo adequado da cultura. O principal objetivo da presente tese é demonstrar como as tecnologias de PA, mais especificamente, monitores de rendimento, parâmetros topográficos e sensores de condutividade elétrica aparente (CEa), podem ajudar os agricultores a gerenciar os campos de forma específica do local. Para tanto, os atributos do solo que impactam diretamente a produtividade das culturas foram avaliados espacial e temporalmente, associando esses elementos do solo com parâmetros topográficos e CEa. Os objetivos são fornecer indicadores qualitativos e quantitativos para uma caracterização espacial precisa dos campos, mostrando o potencial dos parâmetros topográficos e CEa para melhorar o manejo específico do local dos campos de cana-de-açúcar. Para aumentar a produtividade, os resultados mostraram que a matéria orgânica (MO) disponível no solo, teor de argila e capacidade de troca catiônica (CTC) são os fatores que impactam diretamente a produtividade da cana-de-açúcar. Além disso, a variabilidade temporal na produtividade foi causada principalmente pela variabilidade no pH do solo. Uma avaliação abrangente da variabilidade espacial dos atributos do solo relacionados aos parâmetros topográficos evidenciou padrões espaciais que foram temporalmente remanescentes. Os resultados mostraram que as classes morfométricas horizontais (HConv, HPlan e HDiv), associadas às áreas côncavas (Vconc), apresentaram maiores teores de MO, Soma de Bases (SB) e CTC, indicando que essas áreas apresentam maior fertilidade do solo, onde a formação VConcHDiv apresentou a maior fertilidade do solo. Para todas as classes morfométricas verticais (VConc, VRet e VConv), os níveis de pH do solo foram maiores quando associados a áreas divergentes (HDiv) e menores quando associados a áreas convergentes (HConv), sugerindo um manejo mais rigoroso da acidez do solo nas áreas HConv. As áreas VConvHConv, onde a menor fertilidade do solo foi observada, devem ser amostradas com maior acurácia para adequada caracterização espacial do solo, devido ao alto Coeficiente de Variação (CV) observado quando comparado a outras classes morfométricas avaliadas. Além disso, as classes de CEa, divididas pelo método do quantil, mostraram que os locais de menor condutividade elétrica apresentam menores teores de MO e CTC. As classes de CEa mais altas mostraram CV menor para todos os atributos do solo avaliados, ou seja, locais que podem ser caracterizados com menores quantidades de amostras para um mapeamento de solo adequado. A variabilidade do conteúdo de argila foi diretamente proporcional à variabilidade da CEa (R2 = 0,97). MO (R2 = 0,65) e CTC (R2 = 0,76) também apresentaram boa correlação com a variabilidade da CEa. Com alta estabilidade espacial e temporal, os parâmetros topográficos e da CEa são excelentes fontes de informação (economicamente viáveis e de fácil avaliação) para apoiar os processos de amostragem do solo e mapear as zonas de fertilidade nos campos

Abstract: The ethanol production should be 54 billion liters in 2030, almost double of the current production. From the agronomic point of view, two alternatives are possible; increase the planted area and/or agricultural yield to reach the goals. Environmentally, increase the yield is a more sustainable option, and the adoption of Precision Agriculture (PA) will be essential. The current use of PA in Brazilian sugarcane industry is very far from its full potential. The main objective of the present thesis is to demonstrate how PA technologies, more specifically yield monitors, topographic parameters and apparent electrical conductivity (ECa) sensors, can help farmers to manage fields in a site-specific way. For this purpose, soil attributes that directly impact crop yield were spatially and temporally evaluated, associating these soil elements with topographic and ECa parameters. The aims are to provide qualitative and quantitative indicators for a precise soil spatial characterization of fields, showing the potential of topographic and ECa parameters to improve the site-specific management of sugarcane fields. To increase the yield, the findings showed that the amount of available soil organic matter (OM), clay content and cation exchange capacity (CEC) are important factors that directly impact sugarcane yield. Furthermore, the temporal variability in the yield is caused mainly by the variability in the soil pH. A comprehensive assessment of the spatial variability of soil attributes related to topographic parameters evidencing spatial patterns that were temporally remained. The results showed that the horizontal morphometric classes (HConv, HPlan and HDiv), associated with vertical concave areas (VConc), presented higher levels of OM, Sum of Bases (SB) and CEC, which indicated that these areas have higher soil fertility, where VConcHDiv showed the highest soil fertility. For all vertical morphometric classes (VConc, VRet and VConv), soil pH levels were higher when associated with horizontal divergent areas (HDiv) and lower when associated with convergent areas (HConv), suggesting that stricter soil acidity management was needed in the HConv areas. The VConvHConv areas, where the lower soil fertility was observed, should be sampled with greater accuracy for adequate soil spatial characterization due to the high CV observed when compared to other morphometric classes assessed. Furthermore, ECa classes, defined by quantil method, showed that the low electrical conductivity sites present lower OM and CEC contents. The higher ECa classes showed smaller CV for all soil attributes assessed, i.e., sites that can be characterized with smaller amounts of samples to an adequate soil mapping than lower ECa classes. The clay content variability was directly proportional to the ECa variability (R2 = 0.97). OM (R2 = 0.65) and CEC (R2 = 0.76) showed great correlation with ECa variability too. With high spatial and temporal stability, topographic and ECa parameters could be excellent (economically feasible and easily assessed) sources of information to support soil sampling processes and to map fertility zones within fields
Subject: Agricultura de precisão
Solos - Produtividade
Solos - Manejo
Cana-de-açúcar
Plantas açucareiras - Cultivo
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: SANCHES, Guilherme Martineli. Spatial and temporal variability of soil attributes and their relationship with crop yield, topographic parameters and apparent electrical conductivity (ECa) in sugarcane fields  : Variabilidade espacial e temporal dos atributos do solo e sua relação com a produtividade agrícola, parâmetros topográficos e condutividade elétrica aparente (CEa) em lavouras de cana-de-açúcar  . 2018. 1 recurso online (96 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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